Bateria de fluxo redox de vanádioA bateria de fluxo redox de vanádio (VRB, na sigla em inglês), cujo nome completo é "vanádio REDOX", é um tipo de bateria redox na qual substâncias ativas circulam em estado líquido. As baterias redox de ferro-cromo existem desde a década de 1960, mas as baterias redox de vanádio foram propostas em 1985 por Maria Kacos, da Universidade de Nova Gales do Sul, na Austrália, e após mais de duas décadas de pesquisa e desenvolvimento, a tecnologia está prestes a atingir a maturidade. No Japão, as baterias de vanádio do tipo fixo (em oposição às baterias de fluxo redox de vanádio) para usinas de regulação de pico e armazenamento de energia eólica estão se desenvolvendo rapidamente, e sistemas de armazenamento de energia de alta potência com baterias de vanádio já foram colocados em uso e comercializados.
A energia elétrica debateria de vanádioé armazenada como energia química em eletrólito de ácido sulfúrico de íons de vanádio de diferentes estados de valência, e ohidráulico eletrolíticoA pressão é aplicada na pilha de baterias por uma bomba externa. Sob a ação da força mecânica, a pressão eletrolítica hidráulica circula em diferentes tanques de armazenamento de líquido e no circuito fechado da semibateria. Uma membrana de troca de prótons é usada como diafragma da bateria, e a solução eletrolítica flui paralelamente à superfície do eletrodo, onde ocorre a reação eletroquímica. A energia química armazenada na solução é convertida em energia elétrica pela coleta e condução de corrente através das placas de eletrodo duplas. Esse processo de reação reversível permite que a bateria de vanádio seja carregada, descarregada e recarregada de forma suave. O eletrólito positivo consiste em uma solução iônica de V(V) e V(IV), enquanto o eletrólito negativo consiste em uma solução iônica de V(III) e V(II). Durante o carregamento da bateria, o material positivo é composto por solução iônica de V(V), e durante a descarga, os eletrodos positivo e negativo são compostos, respectivamente, por solução iônica de V(IV) e V(III). A condução interna da bateria ocorre por meio de H+. Os íons V(V) e V(IV) existem na forma de íons VO2+ e VO2+ respectivamente em solução ácida, portanto as reações positivas e negativas das baterias de vanádio podem ser expressas da seguinte forma:
Eletrodo positivo durante o carregamento: VO2++H2O→VO2++2H++e-
Eletrodo negativo durante o carregamento: V3++ e-→V2+
Ânodo de descarga: VO2++2H++e-→VO2++H2O
Descarga do eletrodo negativo: V2+→V3++ e-
Utilizado como sistema de armazenamento de energia,baterias de vanádiopossuem as seguintes características
1. A potência de saída da bateria depende do tamanho do conjunto de baterias, e a capacidade de armazenamento de energia depende do armazenamento e da concentração do eletrólito. Portanto, seu projeto é muito flexível: quando a potência de saída é determinada, para aumentar a capacidade de armazenamento de energia, basta aumentar o volume do tanque de armazenamento de eletrólito ou melhorar a concentração do eletrólito;
2. A substância ativa da bateria de vanádio existe no líquido, sendo o íon do eletrólito o único presente.íon de vanádio, portanto, não há mudança de fase como em outras baterias durante o carregamento e descarregamento, o que confere à bateria uma longa vida útil;
3. O desempenho de carga e descarga é bom, podendo ser descarregado profundamente sem danificar a bateria;
4. Baixa autodescarga: quando o sistema está em modo fechado, o eletrólito no tanque não apresenta fenômeno de autodescarga;
5. Liberdade na localização da bateria de vanádio; o sistema pode operar de forma totalmente automática e fechada, sem poluição, com manutenção simples e baixo custo operacional;
6. O sistema de baterias não apresenta risco potencial de explosão ou incêndio, sendo, portanto, altamente seguro;
7. As peças da bateria são, em sua maioria, materiais de carbono baratos, plásticos de engenharia, as fontes de materiais são abundantes, fáceis de reciclar, não precisam de metais preciosos como catalisador de eletrodo;
8. Alta eficiência energética, até 75%~80%, excelente relação custo-benefício;
9. Alta velocidade de inicialização: se o reator estiver cheio de eletrólito, ele pode ser iniciado em 2 minutos, e a troca entre os estados de carga e descarga leva apenas 0,02 segundos durante a operação.
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